电源系统的模拟分析与设计
电力系统动态模拟综合实验
《电力系统动态模拟综合实验》实验报告实验名称发电机及系统短路故障影响实验姓名XXX 学号XXX日期XXX 地点XXX成绩教师电气工程学院东南大学1.实验目的：（1）了解动模实验室的构成，主要设备及其功能。
（2）熟悉和掌握发电机的启动，调压，调速，并网，解列，停机等操作。
（3）通过单机---无穷大系统中不同点的短路故障实验，理解发电机在短路时的电磁暂态过程，分析和掌握短路起始相角及回路阻抗对发电机运行状态的影响。
2.实验内容：在单机----无穷大主接线模拟实验系统中，通过实验操作，熟悉实验室环境及实验设备，掌握发电机的启动，调压，调速，并列，解列及停机操作方法，选择不同的短路点进行短路故障实验，录取短路时刻的电压，电流波形，然后，根据所学知识，分析求取发电机或系统的状态参数，理解和掌握短路故障对发电机及系统运行状态的影响。
3.实验原理（实验的理论基础）：根据《电力系统暂态分析》相关理论，可知在三相短路时，发电机定子绕组电流中含有以下四个分量图1.发电机短路电流波形图i w(∞)为强制分量，不衰减∆i w为按此时励磁绕组的时间常数T d’衰减的分量∆i w2为按直轴阻尼绕组的时间常数T d’’衰减的分量iα和i2w为按定子绕组的时间常数T a衰减的分量根据发电机三相短路时电流波形图，由短路电流波形图绘制其包络线。
包络线中分线即直流分量。
将短路电流减去直流分量，则可以认为是基频交流分量。
根据发电机参数，T d’和T d’’都较小，在短路后0.5s，可以认为基频电流中只含有稳态分量，读出此时电流幅值i w(∞)。
在此时刻前找两处幅值I1，I2及对应时刻T1，T2，则可得方程组：11'''22'''21()22()d d d d T T T T w w w T T T T w w w i e i e i i e i e i --∞--∞⎧+=I -⎪⎪⎨⎪+=I -⎪⎩由此可以求出∆i w ，∆i w2。
航天器电源系统设计与优化
航天器电源系统设计与优化航天器的电源系统是支持其正常运行的重要组成部分。
在航天器的设计和优化过程中，电源系统的设计起着关键的作用。
本文将讨论航天器电源系统设计与优化的一些关键要素。
一、航天器电源系统的基本原理和需求航天器电源系统的基本原理是将太阳能等能源转化为电能，并通过电池或其他储能设备存储，为航天器的各项功能提供所需的电源供应。
航天器电源系统的主要需求包括高效性、稳定性、可靠性和轻量化等。
为了满足这些要求，航天器电源系统的设计和优化需要考虑以下几个方面。
二、能源转化与储存技术的选型在航天器电源系统的设计中，能源转化和储存技术的选型是至关重要的。
目前常用的能源转化技术包括太阳能电池、燃料电池和放射性同位素电池等。
在选择能源转化技术时，需要考虑能效、功率密度、质量和可靠性等因素。
同时，对能源的储存也需要选择合适的技术和设备，例如锂离子电池、超级电容器等。
三、电源管理和分配航天器电源系统的管理和分配是确保航天器正常运行的关键步骤。
电源管理涉及电源的控制、监测和保护等功能，包括电源输出的稳压、过流和过压保护等。
电源分配则是将电能分配给航天器的各个子系统，确保每个子系统获得所需的电源供应，同时提高电能利用率。
四、电源系统的优化策略为了提高航天器电源系统的效率和可靠性，需要采取一些优化策略。
一种常用的优化策略是在设计阶段对系统进行模拟和仿真分析，以评估不同设计方案的性能和可行性。
另一种策略是通过智能控制算法实现电源系统的动态调节和优化，以适应航天器在不同工作状态下的需求变化。
五、航天器电源系统的验证和测试在设计和优化完成后，航天器电源系统需要进行验证和测试，以确保其满足设计要求并具备可靠性。
验证和测试可以通过实验室测试和地面试验等方式进行，对各项关键指标进行检测和验证，例如能量转化效率、电源输出稳定性和可靠性等。
六、航天器电源系统的未来发展方向随着航天技术的不断发展和航天任务的复杂化，航天器电源系统也面临新的挑战和发展方向。
一种反激式开关电源的设计与仿真
第38卷第4期计算机仿真2021年4月文章编号：1006 -9348(2021 )04 -0083-06一种反激式开关电源的设计与仿真王强\王槐生U，田宏伟1(1.苏州大学应用技术学院，江苏苏州215325;2.苏州大学电子信息学院，江苏苏州215006)摘要：为实现小功率开关电源的小型化、高效化和低成本，提出了一种基于电流型PW M芯片UC3842控制下双路输出的反激式开关电源。
研究了电源的拓扑结构和工作原理，详细分析了EM1滤波器和整流滤波电路、功率变换电路、PW M控制电 路、反馈检测电路的关键参数和设计过程。
利用Sabei•软件的仿真工具箱搭建了电路闭环仿真模型，模拟反激式电路的环路控制，实现两路直流输出5V/1A和15V/1A，效率髙达90%。
仿真结果证明了设计的正确性和可行性。
关键词.•开关电源;反激式;电路设计;建模与仿真中图分类号:TP391.9 文献标识码：BDesign and Simulation of a Flyback Switching Power SupplyWANG Qiang1,WANG Huai - sheng12 ,TIAN H ong-w ei1(1. Applied Technology College,Soochow University,Suzhou Jiangsu 215325 ,China；2.School of Electronic and Information Engineering,Soochow University,Suzhou Jiangsu 215006,China)A B S T R A C T：For the r e a l ization of small switching power supply miniaturization,high efficiency,and low cost,a f l yback switching power supply controlled dual output was designed based on the current - mode P W M chip U C3842.The topological structure and working principle of the power supply were studied.The key parameters and the design process of EMI f i l t e r s and r e c t i f i e r f i l t e r circuit,power conversion circuit,PWM control circuit,feedback detection c i rc u i t were analyzed in ing the simulation toolbox of Saber software t o build the closed - loop simulation mode l simulating the loop control of the flyback c i r c u i t and achieving the two - channel DC output of 5V/1A and 15 V/1A,the efficiency can reach 90%.The simulation resu l t s prove the correctness and f e a s i b i l i t y of the design.K E Y W O R D S：Switching power supply； Flyback； Circuit design； Modeling and simulationi引言近年来，随着电子电路仿真技术应用领域的不断扩展，对仿真技术也提出新的要求，如何提高仿真的可靠性和准确性，提高建模和仿真的效率对于电子电路设计具有重要意义[|]。
《信号完整性与电源完整性的仿真分析与设计》
信号完整性与电源完整性的仿真分析与设计1简介信号完整性是指信号在通过一定距离的传输路径后在特定接收端口相对指定发送端口信号的还原程度。
在讨论信号完整性设计性能时，如指定不同的收发参考端口，则对信号还原程度会用不同的指标来描述。
通常指定的收发参考端口是发送芯片输出处及接收芯片输入处的波形可测点，此时对信号还原程度主要依靠上升/下降及保持时间等指标来进行描述。
而如果指定的参考收发端口是在信道编码器输入端及解码器输出端时，对信号还原程度的描述将会依靠误码率来描述。
电源完整性是指系统供电电源在经过一定的传输网络后在指定器件端口相对该器件对工作电源要求的符合程度。
同样，对于同一系统中同一个器件的正常工作条件而言，如果指定的端口不同，其工作电源要求也不同（在随后的例子中将会直观地看到这一点）。
通常指定的器件参考端口是芯片电源及地连接引脚处的可测点，此时该芯片的产品手册应给出该端口处的相应指标，常用纹波大小或者电压最大偏离范围来表征。
图一是一个典型背板信号传输的系统示意图。
本文中“系统”一词包含信号传输所需的所有相关硬件及软件，包括芯片、封装与PCB板的物理结构，电源及电源传输网络，所有相关电路实现以及信号通信所需的协议等。
从设计目的而言，需要硬件提供可制作的支撑及电信号有源/无源互联结构；需要软件提供信号传递的传输协议以及数据内容。
图1 背板信号传输的系统示意图在本文的以下内容中，将会看到由于这些支撑与互联结构对电信号的传输呈现出一定的频率选择性衰减，从而会使设计者产生对信号完整性及电源完整性的担忧。
而不同传输协议及不同数据内容的表达方式对相同传输环境具备不同适应能力，使得设计者需要进一步根据实际的传输环境来选择或优化可行的传输协议及数据内容表达方式。
为描述方便起见以下用“完整性设计与分析”来指代“信号完整性与电源完整性设计与分析”。
2 版图完整性问题、分析与设计上述背板系统中的硬件支撑及无源互联结构基本上都在一种层叠平板结构上实现。
新型能源电力系统的建模与仿真分析
新型能源电力系统的建模与仿真分析随着人类社会不断发展和进步，能源的需求量也越来越大。
传统能源的严重污染和扩散性带来的环境问题，加上能源的枯竭和不可再生性，使得新型能源成为人们关注和研究的热点。
随着新型能源电力系统的快速发展，传统电力系统的局限性也逐渐显露。
因此，建立一种新型的能源电力系统，是未来电力领域的一个重要趋势。
本文将重点介绍新型能源电力系统的建模与仿真分析。
一、新型能源电力系统概述新型能源电力系统是指利用新型能源（如太阳能、风能、地热能等）来发电及储能，并将其应用于供电系统中的电力系统。
它是在传统电力系统的基础上，引入了新型能源技术，并采用新型电力设备和新型控制系统，实现对电能的清洁、高效、智能的利用。
通过新型能源电力系统建设，可以达到提高能源利用效率、减少能源污染、保护生态环境等多种目标。
二、新型能源电力系统建模在建立新型能源电力系统模型之前，需要首先了解电力系统的基本结构。
其主要包括输电网、变电站、配电网、用户及同步运行的各种电源。
对于新型能源电力系统建模，我们需要选择合适的工具和建模方法。
目前，常用的新型能源电力系统建模方法主要有物理模型、统计模型和概率模型。
物理模型是指对电力系统进行深入研究和分析，并且将电力系统的各个部分建模。
在物理模型中，系统的行为和物理特性能够准确地被描述。
而统计模型则是基于大量数据统计分析进行电力系统的模型验证，它强调的是对交互关系、统计关系和随机变量的建模。
而概率模型则是基于概率与数理统计的理论方法，对电力系统的各种随机事件进行建模和分析。
根据以上基本理论，我们可以尝试建立新型能源电力系统的仿真模型。
这个模型需要根据实际电力系统的数据构建，其中主要包括各个电源单元的数据及特性参数。
在仿真模型中，我们可以模拟电网的实际运行情况，并通过数据比对，评估各个参数的优化潜力。
三、新型能源电力系统仿真分析在得到新型能源电力系统模型之后，我们可以对其进行仿真分析。
仿真分析是一种有效的研究方法，可以通过对系统各个参数和变量的调整和模拟，找到最优的工程方案和运行策略。
开关电源的模拟仿真
本章节主要论述如何对实际电路建立模 型，并使用电脑模拟仿真软件来对实 际电路进行仿真分析，研究电路特性 和进行电脑模拟实验以达到对新开发 电路的性能的评估及潜在风险的分析 理解． 本章以正激变换器为例，介绍包含有Ａ Ｃ输入整流，基本正激变换部分，输 出部分电路的模拟仿真以及获得有关 工作波形的过程以便让学生得到一个 关于模拟仿真的感性认识，在以后实 际工作中能结合ＰＳＰＩＣＥ的操作 说明进行简单单元电路的仿真分析．
输入整流电路的模拟仿真
• 仿真模拟输出电压
仿真模拟输入电流
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输入整流电路的模拟仿真
• 改变负载电阻阻值(50—1K)仿真结果
ห้องสมุดไป่ตู้
不同的负载时的输入 电流也有所不同
基本变换器部分的模拟仿真
• 开环的模拟仿真 • 正激变换器开环等效电路
方波发生器 20KHz,30%,15V 输入电压,以直流形式
6
基本变换器部分的模拟仿真
开关电源的模拟仿真
• • • • • • • • • • • • • 1.几种电路仿真器的介绍 １．ＳＰＩＣＥ简介 ２．ＭｕｌｔｉＳＩＭ简介 ３．Ｍａｔｌａｂ简介 ２．输入整流滤波电路的仿真 １．输入整流滤波电路模型 ２．仿真结果 ３．仿真波形解说 ３．基本变换器部分的模拟仿真 １．未施加反馈的模拟仿真 ２．施加反馈的模拟仿真 ３．仿真结果和波形解说 ４．仿真器问题归纳和总结
基本变换器部分的模拟仿真
• 1mS内的仿真结果波形:
驱动电压和电流波形
7
基本变换器部分的模拟仿真
• 1mS内的仿真结果波形 MOSFET漏极电压,电流波形
基本变换器部分的模拟仿真
• 1mS内的仿真结果波形 漏极电压波形放大图 漏极电流波形放大图
电源电路设计分析实例(经典分析)
电源电路设计分析实例（经典分析）众所皆知，电源电路设计，乃是在整体电路设计中最基础的必备功夫，因此，在接下来的文章中，将会针对实体电源电路设计的案例做基本的探讨。
电源device电路※输出电压可变的基准电源电路（特征：使用专用IC基准电源电路）图1是分流基准（shunt regulator）IC构成的基准电源电路，本电路可以利用外置电阻Vr1与R3的设定，使输出电压在+2.5V-5V范围内变化，输出电压Vout可利用下式求得：----------------------（1）Vref：内部的基准电压。
图中的TL431是TI的编号，NEC的编号是μPC1093，新日本无线电的编号是NJM2380，日立的编号是HA17431，东芝的编号是TA76431。
※输出电压可变的高精度基准电源电路（特征：高精度、电压可变）类似REF-02C属于高精度、输出电压不可变的基准电源IC，因此设计上必需追加图2的OP增幅IC，利用该IC的gain使输出电压变成可变，它的电压变化范围为+5-+10V。
※利用单电源制作正负电压同时站立的电源电路（特征：正负电压同时站立）虽然电池device的电源单元，通常是由电池构成单电源电路，不过某些情况要求电源电路具备负电源电压。
图3的电源电路可输出由单电源送出的稳定化正、负电源，一般这类型的电源电路是以正电压当作基准再产生负电压，因此负电压的站立较缓慢，不过图3的电源电路正、负电压却可以同时站立，图4中的TPS60403 IC可使输入的电压极性反转。
※40V最大输出电压的Serial Regulator（特征：可以输出三端子Regulator IC无法提供的高电压）虽然三端子Regulator IC的输出电压大约是24V，不过若超过该电压时电路设计上必需与IC以disk lead等组件整合。
图5的Serial Regulator最大可以输出+40V 的电压，图中D2 Zener二极管的输出电压被设定成一半左右，再用R7 VR1 R8 将输出电压分压，使该电压能与VZ2 的电压一致藉此才能决定定数。
电力电子实验报告仿真
电力电子实验报告仿真电力电子是关于电力系统中的电力变换和控制的一门学科，它主要应用于电力系统中的功率调节、电能质量控制和电能传输等方面。
在电力电子实验中，我们通过仿真软件对电力电子器件和系统进行建模、仿真和分析。
下面是一份关于电力电子实验仿真的报告，旨在介绍电力电子的基本原理、实验内容和结果分析。
实验名称：电力电子的仿真实验实验目的：通过仿真软件对电力电子器件和系统进行建模、仿真和分析，学习电力电子的基本原理和应用。
实验装置和器件：电力电子仿真软件、开关管、二极管、滤波电容、电源、负载等。
实验原理：电力电子是利用电子器件来对电能进行变换和控制的学科，其主要包括开关电源、直流调速、电能质量控制等方面。
在本实验中，我们将模拟建立电力电子器件和系统的模型，并通过仿真软件进行仿真和分析。
实验步骤：1.模拟建立电力电子器件和系统的模型。
根据实验要求，选择适当的电力电子器件和系统，建立相应的电路模型。
2.进行仿真实验。
在模拟建立模型后，通过仿真软件对电路进行仿真实验，记录下相关的参数和波形。
3.分析实验结果。
根据仿真结果，分析电路的性能和特点，探讨电力电子器件和系统的优化方案。
实验结果和分析：在本次实验中，我们选择了一个开关电源电路进行仿真实验。
通过调节电源和负载的参数，我们得到了不同工作状态下的电压、电流和功率波形。
根据仿真结果，我们可以看到开关电源具有宽的输入电压范围，输出电压稳定，响应速度快等特点。
同时，我们还发现，在输入电压变化较大时，开关电源的输出电压仍能保持稳定，表明开关电源具有良好的稳压性能。
结论：通过本次仿真实验，我们进一步了解了电力电子的基本原理和应用，学会了使用仿真软件进行电力电子器件和系统的建模、仿真和分析。
同时，通过对开关电源电路的仿真实验，我们验证了开关电源具有宽输入电压范围、稳压性好的优点。
实验心得：电力电子实验是电力专业中重要的实践环节，通过仿真实验，我们更深入地理解了电力电子的工作原理和特点。
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电源系统的模拟分析与设计
电源系统是电子设备中最为重要的模块之一，它为各个组件、部件和电路提供
所需的电力，是整个电子设备的基础。
电源系统的分析和设计能直接影响电子设备的性能和稳定性，甚至可能成为电子产品成功与否的关键。
本文将介绍电源系统的模拟分析和设计的基本原理和实践方法。
一、电源系统的分析方法
电源系统的分析方法主要包括理论计算和模拟仿真两种。
理论计算是根据电路
理论和设计指南，对电源系统中各个组件和环节进行电路分析和电性能计算，用于确定每个组件的规格参数和设计要求。
模拟仿真是将电源系统中的各个元件和组件通过电路仿真软件模拟出来，进行电路分析和模拟，用于验证电路设计的有效性和性能正确性。
这两种分析方法都是电源系统设计中不可或缺的。
1. 理论计算
电源系统的理论计算需要掌握基本的电力知识和电路理论，包括电压、电流、
电阻、电感、电容、功率、电路等概念和公式。
对于电源系统的设计，还需要熟练掌握开关电源、线性电源、稳压电路、放大电路等基本电路的设计原理和计算方法。
在进行理论计算时，首先需要确定电源系统的输出电压、电流和功率等基本参数。
然后根据每个组件的性能参数计算出电阻、电容、电感等的数值。
接着根据电路拓扑和组件阻抗值，计算出每个元件的电压和电流，以及总的电路电压和电流。
最后，根据计算结果进行电源系统的元件选型和电路设计。
理论计算虽然重要，但仅仅依赖计算结果进行电源系统的设计并不能满足实际
需求。
因此，需要通过实验和仿真进行验证和纠偏。
2. 模拟仿真
电源系统的模拟仿真是利用仿真软件，通过电路模型的建立和电路分析的过程，对电源系统进行仿真和验证的过程。
一般来说，模拟仿真可以更有效地帮助我们了解电路行为、分析电路性能，快速定位故障点和调整电路参数，以及有效的验证电路设计的正确性和可行性。
在进行模拟仿真时，需要了解仿真软件的使用方法和仿真原理。
一般来说，仿
真软件可以通过将电源系统中每个具有一定电阻、电容、电感特性的元件进行仿真，将情况模拟成一系列的电压、电流、功率波形和时间响应，进行电路行为模拟的过程。
此外，当仿真软件支持混合信号仿真时，还可以将模拟和数字电路的分析结合起来，从而得到更加准确的模拟结果。
总的来说，虽然分析的方法不同，但理论计算和模拟仿真都是比较有效的电源
系统分析方法，它可以在电源系统设计的早期阶段，发现一些设备、组件和电路的潜在问题等，从而帮助我们更好的优化电源系统的设计。
二、电源系统的设计
电源系统的设计可以分为线性电源设计和开关电源设计两种。
对于一些需要稳
定输出、响应时间较慢、输出电压小、功率较小的设备，线性电源实现的更为常见。
相反，对于一些输出电压稳定、节能高效的需求，则需要使用开关电源。
1. 线性电源设计
线性电源设计的基本原理是：通过将输入电压先经过变压器将其变压降，然后
通过整流和滤波将其变成纯净的直流电，最后通过采用线性稳压电路，将间接的电压变为稳定的直接输出电压。
这种方法简单可行，可以实现电压稳定性高、输出干扰小等优点。
线性电源设计的具体步骤可以概括为下面三个步骤：
第一步，选择输入变压器。
输入变压器通常可以分为外置变压器和内置变压器，这通常取决于所需的输入电压范围和变压倍数。
对于较大范围的输入电压变化系统，应使用分类更高的外置变压器。
如果变压器的输出电压接地，则容易产生磁通漫绿，不利于系统的稳定性和电磁兼容性。
第二步，整流桥和滤波电容。
在电源输入直流电前，应利用整流桥对输入电流进行整流。
然后，滤波电容器将直流电进行过滤，使其变成更加平滑的电信号。
这样做不仅可以降低输出波动和谐波，同时也可以增加直流信号的稳定性和精度。
第三步，稳压电路。
通过稳压电路，可以达到稳定电压的效果。
稳压器通常分为三种，分别是zener稳压器、对数压力稳压器和集成稳压电路。
zener稳压器具有简单可靠、有效稳定电压等优点；但稳定电压精度差、温度漂移大、带输出电流小等缺点。
对数元器件稳压器具有稳定性好、温度漂移小、输入输出变换比小的优点；但电路结构复杂，相对制造成本高。
集成稳压电路通常由运算放大器、功率管等器件组成，因其稳定性和开路保护能力强而广泛应用。
详细的稳压电路设计需要按照实际要求进行具体操作。
2. 开关电源设计
开关电源设计是指利用电路开关器件（主要在开关管）的开和关状态，实现电压和电流的调整，从而得到所需要的电源输出。
它相对于线性电源，具有效率高、稳定性好等优点，因此得到广泛应用。
以下是开关电源设计的步骤：第一步，开关管选择。
开关管是开关电源的核心组件之一。
常见的开关管有三种——可控硅、普通管和场效应管。
不同类型的开关管给予系统不同的输出电压、输出电流和工作频率范
围等特性。
选择开关管需要考虑其特性锁相环、电流和电压等，也需要考虑其温度、寿命、价格等因素。
第二步，开关电机。
开关电源通过冲击开关器件，将输入高频交流变化转化为直流输出。
开关电路
通常分为双极性开关电路和单极性开关电路。
第三步，输出滤波电路。
开关电源正常工作时，会产生开关电流的尖峰和谐波，给设备带来电磁干扰。
因此，通过输出滤波电路，将尖峰和谐波滤除，从而使输出电流保持平稳。
全电路输出电容器是用来滤除高频尖峰或凸起和分解输出波形的，以使输出波形变为真正的直流波形。
第四步，控制电路。
控制电路包括主电路（开关管的驱动电路）和次级电路两部分。
主要通过功率
电器驱动电路（如高倍定时器、集成电路和光电器）控制开关管的开关。
次级电路主要是将输出和调整电路电压反馈至主电路中，从而控制稳压器输出电压的精度。
三、电源系统的模拟设计案例
设计一台满足以下要求的开关电源：
输入电压：220V±10%；
输出电压：5V；
输出电流：1A；
输出最大波动度：±0.1V；
效率：不小于80%，在最大输出时效率应不小于85%。
该电源采用单极性交错开关电路，控制电路采用LM358，开关管采用
S30D40C，输出滤波电容为4700μF，直流输出电容为220μF。
首先根据电路理论计算，选取合适的器件和计算电路参数，然后进行PSPICE 电路仿真。
输入电压波形主要以220V交流电为准，最高为242V，最低为198V。
输出电压波形纹波在±0.1V内，并在每个工作阶段都满足了输出电压的规格要求。
实现了性能的设计和仿真。
总之，电源系统的模拟分析与设计是电子设备设计中必不可缺的一步。
在设计电源系统的过程中，我们需要根据实际要求和设计目标，灵活运用理论计算和模拟仿真手段，根据电路的实际效果进行调整和优化，以达到最优电路设计效果。